74786

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

Доклад

Физика

Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.

Русский

2015-01-05

69 KB

5 чел.

26.Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.

Изохорный процесс (V=const). Диаграмма этого процесса (изохора) в координатах р, V изображается прямой, параллельной оси ординат (рис. 81), где процесс 1—2 есть изохорное нагревание, а 13 — изохорное охлаждение. При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами, т. е.

Как уже указывалось в § 53, из первого начала термодинамики (Q=dU+A) для изохорного процесса следует, что вся теплота, сообщаемая газу, идет на увеличение его внутренней энергии:

Согласно формуле (53.4),

Тогда для произвольной массы газа получим

(54.1)

Изобарный процесс (p=const). Диаграмма этого процесса (изобара) в координатах р, V изображается прямой, параллельной оси V. При изобарном процессе работа газа (см. (52.2)) при увеличения объема от V1 до V2 равна

(54.2)

и определяется площадью заштрихованного прямоугольника (рис. 82). Если использовать уравнение (42.5) Клапейрона — Менделеева для выбранных нами двух состояний, то

откуда

Тогда выражение (54.2) для работы изобарного расширения примет вид

(54.3)

Из этого выражения вытекает физический смысл молярной газовой постоянной R: если T2 —T1 =1 К, то для 1 моль газа R=A, т. е. R численно равна работе изобарного расширения 1 моль идеального газа при нагревании его на 1 К.

В изобарном процессе при сообщении газу массой т количества теплоты

его внутренняя энергия возрастает на величину (согласно формуле (53.4))

При этом газ совершит работу, определяемую выражением (54.3).

Изотермический процесс (T=const). Как уже указывалось § 41, изотермический процесс описывается законом Бойля—Мариотта:

Диаграмма этого процесса (изотерма) в координатах р, V представляет собой гиперболу (см. рис. 60), расположенную на диаграмме тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс.

Исходя из выражений (52.2) и (42.5) найдем работу изотермического расширения газа:

Так как при Т=const внутренняя энергия идеального газа не изменяется:

то из первого начала термодинамики (Q=dU+A) следует, что для изотермического процесса

т. е. все количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется на совершение им работы против внешних сил:

(54.4)

Следовательно, для того чтобы при расширении газа температура не понижалась, к газу в течение изотермического процесса необходимо подводить количество теплоты, эквивалентное внешней работе расширения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15858. Свет и тени концепций долгосрочного социально-экономического развития России 1.61 MB
  Свет и тени концепций долгосрочного социальноэкономического развития России Финансовый кризис отчасти продлил наметившиеся до кризиса тенденции отчасти усилил их. В ходе современного финансового кризиса произошло резкое изменение глобальной структуры промышлен
15859. ПОЛИТИЧЕСКОЕ ОСМЫСЛЕНИЕ ИСТОРИЧЕСКОГО В РАБОТАХ Х. АРЕНДТ «VITA ACTIVA, ИЛИ О ДЕЯТЕЛЬНОЙ ЖИЗНИ», Ю. ХАБЕРМАСА «ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА» 84 KB
  ПОЛИТИЧЕСКОЕ ОСМЫСЛЕНИЕ ИСТОРИЧЕСКОГО В РАБОТАХ Х. АРЕНДТ VITA ACTIVA ИЛИ О ДЕЯТЕЛЬНОЙ ЖИЗНИ Ю. ХАБЕРМАСА ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА В процессе истории изменяется представление о пространстве политического. Для каждой эпохи характерно определенное видение политического. В
15860. Проблема смысла жизни как фактор духовного образования личности 63.5 KB
  Духовность на магистрали развития человека (общества, группы, индивида) обладает исторически высшим содержанием и способно к неограниченному развитию. Побочные (тупиковые) линии развития выражают неполную, ограниченную, неточную духовность или даже бездуховность, тогда как ошибочные, ложные типы мировоззрения связаны с духовными заблуждениями
15861. ПРЕДМЕТНЫЙ МИР В СИСТЕМЕ КАТЕГОРИЙ ФИЛОСОФИИ 59 KB
  ПРЕДМЕТНЫЙ МИР В СИСТЕМЕ КАТЕГОРИЙ ФИЛОСОФИИ Проблема системы категорий практически исчезла из тематики российской философии с темных девяностых. Развал великой сверхдержавы превращение России в сырьевой придаток развитых стран Запада и Востока 85 вывоза из
15862. СОВРЕМЕННЫЙ МИР И ФИЛОСОФИЯ 136.5 KB
  СОВРЕМЕННЫЙ МИР И ФИЛОСОФИЯ Мировоззрение это субъективный образ объективного бытия человека в объективном мире в т.ч. обществе как совокупном существовании людей живых человеческих индивидов; это объективная реальность в ее идеальной форме. Как таковое оно вто...
15863. Советская цивилизация научно-философский анализ 124 KB
  СОВЕТСКАЯ ЦИВИЛИЗАЦИЯ: НАУЧНО-ФИЛОСОФСКИЙ АНАЛИЗ В литературе по истории и теории цивилизации понятие «советская цивилизация» появилось сравнительно поздно. Оно непосредственно связано с более ранним понятием российская (русская) цивилизация..
15864. ЧТО ТАКОЕ «СОЦИАЛЬНАЯ СФЕРА ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА» 50 KB
  ЧТО ТАКОЕ СОЦИАЛЬНАЯ СФЕРА ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА Выход отечественной философии на зрелый научный уровень необходимо связан с качественно новым пониманием структуры общества. Если открыть и старые и новые учебники социальной философии то можно увидеть удивительные вещ
15865. ФИЛОСОФСКАЯ ИННОВАТИКА КАК ВИД ФИЛОСОФСКОГО ДИСКУРСА 60.5 KB
  ФИЛОСОФСКАЯ ИННОВАТИКА КАК ВИД ФИЛОСОФСКОГО ДИСКУРСА В современных публицистических научных экономических политических публикациях и комментариях все большее внимание уделяется инновациям и инновационной деятельности. Это уже не столько общее место сколько н...
15866. Специфика отбора в социально-биологическом кризисе в эпоху турбулентного капитализма 53 KB
  Тезис об инновационном характере философского знания в отношении науки и образования лишь на первый взгляд кажется странным. В действительности же, по нашему мнению, концепты «социальное прогнозирование и проектирование», «прогностический конструктивизм», «совершенствование деятельности общества и государства по управлению»